Молекулярный биолог Института Салка, Джозеф Суифт, подчеркнул важность фотосинтеза C4 у растений, которые процветают в сухих и жарких условиях. Суифт, научный сотрудник, отметил, что изменение климата увеличит количество сред с такими условиями, что делает это исследование крайне важным.
Суифт был соавтором статьи, опубликованной в журнале Nature, в которой изучалась эволюция растений C4 на протяжении миллионов лет. Хотя все растения осуществляют фотосинтез для производства кислорода и пищи, они делают это различными способами. Исследование предполагает, что редактирование генов может позволить большему количеству растений принять эффективный фотосинтез C4.
В настоящее время большинство растений используют древний фотосинтез C3, характеризующийся тремя молекулами углерода. Эта группа включает важные культуры, такие как рис, соя и пшеница. Джо Эккер, профессор генетики в Институте Салка и старший автор статьи, выделил рис как основной кандидат для преобразования в C4.
Процесс C4 улучшает эффективность и устойчивость к засухе, устраняя проблемы, присутствующие у растений C3, такие как смешивание углекислого газа с кислородом во время фотосинтеза, что приводит к потере энергии. Кроме того, растения C3, как правило, теряют воду через открытые поры на своих листьях.
Эккер отметил, что преобразование риса, второй по значимости культуры в мире, с C3 на C4 может потенциально увеличить его эффективность фотосинтеза и урожайность на 50%. Кукуруза, ведущая культура C4, в настоящее время является самой значимой культурой.
Природные эволюционные процессы изменили растения с C3 на C4 примерно 60 раз. Однако достичь этой конверсии в лабораторных условиях с помощью редактирования генов представляет собой трудности и может занять до 20 лет.
Хотя перспектива более высоких урожаев остается неопределенной, Эккер подчеркнул, что при ожидаемом росте мирового населения до почти 10 миллиардов к 2050 году необходимо улучшить производство продуктов питания. 'Цель состоит в том, чтобы повысить урожайность зерновых культур, имеющих мировое значение, для обеспечения продовольственной безопасности,' сказал он.
Исследователи Института Салка сотрудничали с учеными из Кембриджского университета для раскрытия генетических основ фотосинтеза.